《基於波動效應的水泥路面隔離層減振緩衝機理研究》是依託長沙理工大學，由姚佳良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於波動效應的水泥路面隔離層減振緩衝機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姚佳良
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著高速、重載車輛的增加，路面結構的動態效應更加顯著，材料鬆散、疲勞開裂等動態破壞問題更加突出。對此，工程中普遍採用加法（加強加厚）來解決。基於加法成本高及路面動載特徵，本項目擬採用減法（即在基層上設定隔離層來減少路面振動與衝擊作用的方法）來解決，探索其減振緩衝機理。.由於減振緩衝機理研究尚屬於新的領域且具複雜性，目前，相關研究主要為定性分析，研究不夠深入。然而，減振緩衝機理對隔離層類型與層厚的選擇、材料與驗收標準的制定有著決定性的影響。因此，有必要深入開展研究，弄清其規律。從波動效應角度分析研究減振緩衝機理，符合路面動力學反應的波動本質特徵。.本項目擬藉助微地震測試系統來測定隔離層路面振動特性，獲得隔離層對路面結構振動位移和振動加速度的影響規律；並密切結合路面現場應力應變試驗、混凝土板衝擊破壞試驗等來研究減振緩衝機理；為探索減振緩衝的路面結構設計，提供理論基礎和技術手段。
結題摘要
圍繞路面動態荷載下的破壞與動力回響問題，本項目利用有限元分析方法，結合ANSYS軟體，探索了隔離層混凝土路面結構力學性能；開展了有隔離層路面應力應變試驗；藉助微地震監測系統，記錄與分析了不同隔離層混凝土板與混凝土路面的微地震波；開展了不同隔離層混凝土板室內衝擊試驗。 主要研究成果與創新點如下：（1）針對瀝青混凝土隔離層進行有限元分析後得出：混凝土面層層底拉應力隨瀝青混凝土隔離層的厚度增加而減小，隨著隔離層彈性模量的增大而減小。但如果隔離層厚度增加到一定程度，減小面層層底拉應力的效果會減弱，因此綜合經濟性，瀝青混凝土隔離層的厚度宜控制在3~5cm，模量控制在1200MPa以內。（2）有隔離層混凝土路面早期縱向變形：無隔離層混凝土路面最小，有隔離層混凝土路面從小到大依次為一層土工布一層塑膠薄膜層、一層塑膠薄膜層、兩層土工布一層塑膠薄膜層混凝土路面。（3）室內混凝土板振動速度試驗結果表明：面層板無隔離層時振動速度峰值最大，其次是一層土工布，橡膠板作隔離層時最小；面層板無隔離層時振動位移峰值最大，其次是兩層土工布，橡膠板振動位移峰值最小。基層板按照振動速度峰值和振動位移峰值從大到小排序均是：無隔離層、橡膠板、一層土工布、兩層土工布。試驗路振動數據表明：土工布隔離層相比於無隔離層和一層塑膠薄膜隔離層，產生的振動波振動速度峰值矢量和最小。（4）混凝土板衝擊試驗結果表明：混凝土板在不同隔離層下衝擊功能從高到低，無隔離層＞蠟制隔離層＞橡膠板隔離層＞一層土工布無隔離層＞二層土工布隔離層。（5）基於應力分析與有隔離層路面應力應變試驗、振動試驗，揭示了隔離層路面減振緩衝作用機理；提出了極重交通路面、水泥路面脹縫位置等抗振動與抗衝擊新結構；為合理描述動態荷載下的路面破壞現象、分析路面結構的動力回響提供了一種新的技術手段—微地震波法。 研究成果已經用於廣東省雲羅高速公路、山西省太古高速公路和湖南省潭耒高速公路等工程，項目通車以來(雲羅高速已通車3年)，路面質量狀況良好。研究成果獲國家實用新型專利4項、出版專著1部，公開發表學術論文17篇(其中SCI收錄3篇、EI收錄6篇)，有力地推動了水泥混凝土路面技術進步，社會經濟效益顯著。
